Năm 1916, Albert Einstein đã khiến giới vật lý chấn động khi đưa ra một giả thuyết mới đầy táo bạo: không gian và thời gian không phải là những thực thể tĩnh, bất biến, mà là một “tấm vải” linh hoạt có thể bị uốn cong, biến dạng dưới tác động của vật chất và năng lượng. Trong hệ quy chiếu đó, ông tiên đoán rằng khi các vật thể vũ trụ khổng lồ như sao neutron hay hố đen va chạm với nhau, chúng sẽ tạo ra những gợn sóng di chuyển trong không-thời gian, gọi là sóng hấp dẫn.

Thế nhưng, trong suốt nhiều thập kỷ sau đó, khái niệm này vẫn chỉ dừng lại ở mức giả thuyết, bởi vì khả năng đo đạc được các dao động vô cùng nhỏ bé ấy gần như là điều không tưởng. Phải đến năm 2015, nhờ vào sự nỗ lực của hàng nghìn nhà khoa học thuộc dự án LIGO, sóng hấp dẫn mới lần đầu tiên được ghi nhận – từ một vụ va chạm giữa hai hố đen cách Trái Đất hơn 1 tỷ năm ánh sáng. Điều đó chính thức xác nhận lời tiên tri của Einstein là đúng.

100 năm sau lời tiên đoán của Einstein, AI giúp con người nghe thấy âm thanh vũ trụ
Einstein tiên đoán rằng khi các vật thể vũ trụ khổng lồ như sao neutron hay hố đen va chạm với nhau, chúng sẽ tạo ra những gợn sóng di chuyển trong không-thời gian, gọi là sóng hấp dẫn. Ảnh: scitechdaily

Khi AI bước vào vai trò người thiết kế: thuật toán Urania ra đời

Tuy nhiên, việc dò tìm sóng hấp dẫn vẫn vô cùng khó khăn. Các tín hiệu đến từ vũ trụ thường rất mờ nhạt, bị che lấp bởi hàng loạt tín hiệu nhiễu từ Trái Đất. Hệ thống hiện tại của LIGO, dù cực kỳ tinh vi với khả năng phát hiện dao động nhỏ hơn cả kích thước một nguyên tử, vẫn bị giới hạn bởi cấu trúc giao thoa kế cổ điển mà con người thiết kế.

Nhận thấy điều đó, tiến sĩ Mario Krenn – người đứng đầu phòng thí nghiệm Nhà khoa học Nhân tạo tại Viện Khoa học Ánh sáng Max Planck (Đức) – cùng nhóm cộng sự đã phát triển một thuật toán mới mang tên Urania, với khả năng sáng tạo ra các thiết kế giao thoa kế mà con người chưa từng nghĩ đến.

Urania không chỉ tìm ra các giải pháp mới hoàn toàn, mà còn tự tái khám phá lại nhiều thiết kế tối ưu vốn đã được chứng minh trước đó. Đây là một tín hiệu cho thấy thuật toán AI này không đơn thuần học máy một cách mù quáng, mà thực sự “hiểu” được nguyên lý vật lý đằng sau bài toán.

Urania mở ra tương lai của thiết bị nghe vũ trụ siêu nhạy

Điều đáng kinh ngạc là trong quá trình đào tạo và phát triển, Urania đã đề xuất hàng chục thiết kế mới cho máy dò sóng hấp dẫn. Một số mô hình do AI tạo ra có khả năng tăng độ nhạy gấp hàng chục lần so với các thiết kế hiện nay, giúp phát hiện các tín hiệu từ những sự kiện vũ trụ xa xôi mà trước đây hoàn toàn bị bỏ sót.

Urania hoạt động bằng cách mô phỏng hàng triệu tổ hợp thiết kế giao thoa kế, sau đó dùng mạng nơ-ron để học, đánh giá và chọn ra những cấu hình hiệu quả nhất. Mỗi thiết kế được tinh chỉnh liên tục thông qua cơ chế tiến hóa, kết hợp giữa học máy và các định luật vật lý đã được xác lập. Chính phương pháp này đã cho phép Urania vượt qua các giới hạn sáng tạo của con người.

AI không thay thế nhà khoa học, mà trở thành đối tác đồng sáng tạo

Tiến sĩ Krenn nhấn mạnh rằng AI không thay thế vai trò của các nhà vật lý, mà ngược lại, nó trở thành một "đồng nghiệp" đắc lực trong việc mở rộng trí tưởng tượng và vượt qua ranh giới tư duy truyền thống. Những thiết kế do Urania đề xuất đều cần được giới khoa học thẩm định, kiểm chứng lại bằng thực nghiệm trước khi đưa vào chế tạo thực tế.

Tuy nhiên, AI mang lại một điều mà con người không thể làm được: khám phá hàng triệu khả năng trong một khoảng thời gian ngắn, đồng thời tìm ra các mẫu hình mới trong những không gian thiết kế mà trước đây chưa từng được khai phá.

Theo scitechdaily